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摘要：汽轮给水泵属于二回路系统中的重要辅机之一。汽轮给水泵的稳定运行可以保证蒸发器的供水平稳，從而维持反应堆的稳定运行。同时汽轮机驱动相比于电机驱动热经济性基本持平，但机组容量更大，因此具有更大的经济实用价值。在该汽轮给水泵前期运行过程中，汽轮给水泵机组双联泵轴以及双联泵与齿轮间的联轴器均出现断裂情况，由于需要按时保证生产，如按照原型双联泵生产出来安装，就不能满足生产时间要求，因此采用改进型双联泵进行安装调试。分析得出，采用改进型双联泵运行后较原型泵会提前达到超速跳机油压，经过计算，调整后的节流孔板可满足后续设备使用。
Abstract： The turbo-feed pump is one of the important auxiliary engines in the secondary loop system. The stable operation of the steam turbine feed pump can guarantee the steady water supply of the evaporator and maintain the stable operation of the reactor. At the same time， the thermal economy of steam turbine drive is basically the same as that of motor drive， but the unit capacity is larger， so it has greater economic and practical value. In the operation process of the early stage of the steam turbine feed water pump， double pump turbine to pump shaft and double pump and gear coupling between fracture condition， because of the need to ensure the production on time， such as according to the prototype produced double pump installation， cannot meet the requirements of production time， so the improved double pump for installation debugging. It is concluded that the oil pressure of the overspeed pump can be reached ahead of the prototype after the operation of the modified dual pump.
关键词：汽轮机给水泵;油泵;提前跳机;防范措施
Key words： steam turbine feed pump;the oil pump;jumping ahead of time;measures to prevent
0 引言
汽轮机给水泵是用汽轮机来驱动水泵向用户供水的设备，且供水效率较高。其广泛应用于火电、核电以及大型舰船中，主要作用是满足锅炉或蒸汽发生器所需的给水，使其和高温侧完成热量传递，形成的蒸汽推动舰船前进和用汽设备的正常工作。
双联齿轮泵含有两个相对独立的油泵，分为主油泵和信号泵。其中主油泵的作用是为水泵机组轴承、双联泵驱动齿轮箱提供工作所需的润滑油，并未给水泵主汽阀门控制提供所需的压力。信号泵的作用主要是在机组超速的情况下提供给水泵控制阀门关闭所需的压力。信号泵的作用是将汽轮给水泵的转速信息转化为油压，当机组转速达到超速速关设定值时，油压传递至超速控制单元，实现汽轮给水泵机组的超速保护速关。（图1）
反应堆设有两台汽轮给水泵向蒸汽发生器提供给水。2019年9月，1号汽轮给水泵出现油压偏低现象，2号汽轮给水泵在正常运行期间出现两次意外停机现象。经设备厂家拆卸检查后发现，1号机组双联泵骨架油封存在变形情况，2号机组双联泵泵轴断裂。经过讨论分析，设备厂家处理措施为采用改进型双联泵替换2号机组双联泵，更换1号机组双联泵骨架油封。因此，展开对2号汽轮给水泵采用改进型双联泵后可能发生提前跳机进行风险分析。
1 给水泵满功率实验风险分析及防范措施
1.1 提前超速跳机风险分析
汽轮给水泵机组双联泵断轴后更换为改进型双联泵，双联泵由主油泵和信号泵组成，原泵和改进型泵中信号泵设计名义排量均为10ml/r，但是由于制造尺寸公差、泵的容积及实际容积效率不同，实际出油量不同，原双联泵中信号泵出油量为9.22ml/r，改进型双联泵中信号泵出油量为10.76ml/r。
由于两台泵实际出油量不同，在现有管路系统及超速保护控制单元不变的情况下，系统阻力不同。达到超速压力时，采用改进型泵的汽轮给水泵机组对应的超速转速要低于原双联泵（经初步分析约低900r/min），机组可能存在提前速关停机风险。
1.2 防范措施
针对汽轮给水泵更换为改进型双联泵后，存在提前超速跳机风险，建议采用如下方案：
1.2.1 调节信号油泵出油量
原双联泵中信号泵出油量为9.22ml/r，改进型双联泵中信号泵出油量为10.76ml/r。通过对改进型信号油泵的机械结构进行调整，降低该信号油泵的出油量至9.22ml/r。
在不改变超速控制单元弹簧和节流孔板的情况下，完成机组在设计超速转速时完成保护速关。 1.2.2 更换超速控制管路上的节流孔板
核算在现有节流孔板尺寸下，改进型双联泵中信号泵和原泵在相同超速转速下油压差别，通过调整节流孔板尺寸使改进型信号泵出口油压与原泵（配原节流孔板）在相同转速下的油压一致，以使改动前后超速转速基本一致。按计算结果生产新节流孔板并更换在机组上。（表1）
泵的全部流量均通过节流孔板排回油箱，考虑到在泵和孔板更换前后，其泵出口（即孔板前）的压力需求维持不变，亦即孔板前后压差与原来相同，根据上述孔板计算有：
根据该方案，理论上通过调整节流孔板尺寸使改进型信号泵出口油压与原泵（配原节流孔板）在相同转速下的油壓一致，以使改动前后超速转速基本一致。实际操作中，因为孔板加工精度限制，实际孔板孔径为3.37mm，对应跳机转速5678r/min，满足要求。
1.2.3 调节超速控制单元弹簧
核算在现有节流孔板尺寸下，改进型双联泵中信号泵和原泵在相同超速转速下油压差别，确定两者间的差值。
核算超速控制单元弹簧伸缩量和超速压力的关系，计算出满足差值时弹簧的调整量，现场根据计算值直接调整超速控制单元弹簧。
1.2.4 更换节流孔板+调节超速控制单元弹簧
按理论计算节流孔板尺寸更换新孔板，当运行中转速有所偏差时，可适当微调调节超速控制单元弹簧伸缩量，实现机组设计工况稳定运行。
小结：要准确确定超速设定值，采用超速试验最准确，但需要拆除给水泵相关部套及外部管路，机组空载重新做超速保护试验，超速保护合格后恢复部件及外部管路，试验周期长，存在反复拆除问题。
方案①因双联齿轮泵重新加工周期长，且受理论计算和加工精度的影响，较难达到原设计出油量要求。方案②、③、④相对来说超速设定值都有偏差，但通过详细计算，偏差不会很大，风险可控。方案③较方案②计算精度更高，方案④是方案②、③的组合。
综上所述，在同时满足整改周期短和误差小的条件下，建议按方案④执行。应首先根据上文的理论计算结果，加工节流孔板。完成2号汽轮给水泵复装后，开展该机组超速保护速关试验，再根据汽轮给水泵的实际运行情况确定是否实施调节超速控制单元弹簧。
2 结语
从目前2号汽轮给水泵现场情况分析，汽轮给水泵更换改进型双联泵后，存在满功率实验提前跳机风险。考虑现场周期紧张，建议按方案④执行，首先更换节流孔板，根据运行实际情况再确定是否实施调节超速控制单元弹簧。
同时通过计算，汽轮机转子、动叶片、给水泵泵轮可以在7000r/min转速以下安全运行，相比机组设计的超速转速安全余量较大，同时机组设置有数显转速仪表，汽轮给水泵改进型双联泵后按防范措施进行超速整定安全风险可控。
经过方案④的有效实施，在现场展开对2号汽轮给水泵的超速保护验证试验时，超速保护系统能按照设计转速准确完成机组速关。
参考文献：
[1]王晓峰.给水泵汽轮机油系统故障原因分析及改进措施 [J].机械管理开发，2019，34（10）：275-276.
[2]余益民.给水泵汽轮机油系统故障原因分析及改进措施研究[J].内燃机与配件，2019（18）：150-151.
[3]郭曙祥.驱动汽动给水泵小汽轮机保安系统的改进[J].电力建设，2005，26（2）：17-18.
[4]赵登山.汽轮机给水泵机组跳机故障诊断[J].液压气动与密封，2020（06）：65-68.
[5]杨松桦.给水泵汽轮机组润滑油系统交流润滑油泵连锁跳机故障浅析及解决方案[J].装备制造技术，2014（07）：39-40.
Abstract： The turbo-feed pump is one of the important auxiliary engines in the secondary loop system. The stable operation of the steam turbine feed pump can guarantee the steady water supply of the evaporator and maintain the stable operation of the reactor. At the same time， the thermal economy of steam turbine drive is basically the same as that of motor drive， but the unit capacity is larger， so it has greater economic and practical value. In the operation process of the early stage of the steam turbine feed water pump， double pump turbine to pump shaft and double pump and gear coupling between fracture condition， because of the need to ensure the production on time， such as according to the prototype produced double pump installation， cannot meet the requirements of production time， so the improved double pump for installation debugging. It is concluded that the oil pressure of the overspeed pump can be reached ahead of the prototype after the operation of the modified dual pump.
关键词：汽轮机给水泵;油泵;提前跳机;防范措施
Key words： steam turbine feed pump;the oil pump;jumping ahead of time;measures to prevent
0 引言
汽轮机给水泵是用汽轮机来驱动水泵向用户供水的设备，且供水效率较高。其广泛应用于火电、核电以及大型舰船中，主要作用是满足锅炉或蒸汽发生器所需的给水，使其和高温侧完成热量传递，形成的蒸汽推动舰船前进和用汽设备的正常工作。
双联齿轮泵含有两个相对独立的油泵，分为主油泵和信号泵。其中主油泵的作用是为水泵机组轴承、双联泵驱动齿轮箱提供工作所需的润滑油，并未给水泵主汽阀门控制提供所需的压力。信号泵的作用主要是在机组超速的情况下提供给水泵控制阀门关闭所需的压力。信号泵的作用是将汽轮给水泵的转速信息转化为油压，当机组转速达到超速速关设定值时，油压传递至超速控制单元，实现汽轮给水泵机组的超速保护速关。（图1）
反应堆设有两台汽轮给水泵向蒸汽发生器提供给水。2019年9月，1号汽轮给水泵出现油压偏低现象，2号汽轮给水泵在正常运行期间出现两次意外停机现象。经设备厂家拆卸检查后发现，1号机组双联泵骨架油封存在变形情况，2号机组双联泵泵轴断裂。经过讨论分析，设备厂家处理措施为采用改进型双联泵替换2号机组双联泵，更换1号机组双联泵骨架油封。因此，展开对2号汽轮给水泵采用改进型双联泵后可能发生提前跳机进行风险分析。
1 给水泵满功率实验风险分析及防范措施
1.1 提前超速跳机风险分析
汽轮给水泵机组双联泵断轴后更换为改进型双联泵，双联泵由主油泵和信号泵组成，原泵和改进型泵中信号泵设计名义排量均为10ml/r，但是由于制造尺寸公差、泵的容积及实际容积效率不同，实际出油量不同，原双联泵中信号泵出油量为9.22ml/r，改进型双联泵中信号泵出油量为10.76ml/r。
由于两台泵实际出油量不同，在现有管路系统及超速保护控制单元不变的情况下，系统阻力不同。达到超速压力时，采用改进型泵的汽轮给水泵机组对应的超速转速要低于原双联泵（经初步分析约低900r/min），机组可能存在提前速关停机风险。
1.2 防范措施
针对汽轮给水泵更换为改进型双联泵后，存在提前超速跳机风险，建议采用如下方案：
1.2.1 调节信号油泵出油量
原双联泵中信号泵出油量为9.22ml/r，改进型双联泵中信号泵出油量为10.76ml/r。通过对改进型信号油泵的机械结构进行调整，降低该信号油泵的出油量至9.22ml/r。
在不改变超速控制单元弹簧和节流孔板的情况下，完成机组在设计超速转速时完成保护速关。 1.2.2 更换超速控制管路上的节流孔板
核算在现有节流孔板尺寸下，改进型双联泵中信号泵和原泵在相同超速转速下油压差别，通过调整节流孔板尺寸使改进型信号泵出口油压与原泵（配原节流孔板）在相同转速下的油压一致，以使改动前后超速转速基本一致。按计算结果生产新节流孔板并更换在机组上。（表1）
泵的全部流量均通过节流孔板排回油箱，考虑到在泵和孔板更换前后，其泵出口（即孔板前）的压力需求维持不变，亦即孔板前后压差与原来相同，根据上述孔板计算有：
根据该方案，理论上通过调整节流孔板尺寸使改进型信号泵出口油压与原泵（配原节流孔板）在相同转速下的油壓一致，以使改动前后超速转速基本一致。实际操作中，因为孔板加工精度限制，实际孔板孔径为3.37mm，对应跳机转速5678r/min，满足要求。
1.2.3 调节超速控制单元弹簧
核算在现有节流孔板尺寸下，改进型双联泵中信号泵和原泵在相同超速转速下油压差别，确定两者间的差值。
核算超速控制单元弹簧伸缩量和超速压力的关系，计算出满足差值时弹簧的调整量，现场根据计算值直接调整超速控制单元弹簧。
1.2.4 更换节流孔板+调节超速控制单元弹簧
按理论计算节流孔板尺寸更换新孔板，当运行中转速有所偏差时，可适当微调调节超速控制单元弹簧伸缩量，实现机组设计工况稳定运行。
小结：要准确确定超速设定值，采用超速试验最准确，但需要拆除给水泵相关部套及外部管路，机组空载重新做超速保护试验，超速保护合格后恢复部件及外部管路，试验周期长，存在反复拆除问题。
方案①因双联齿轮泵重新加工周期长，且受理论计算和加工精度的影响，较难达到原设计出油量要求。方案②、③、④相对来说超速设定值都有偏差，但通过详细计算，偏差不会很大，风险可控。方案③较方案②计算精度更高，方案④是方案②、③的组合。
综上所述，在同时满足整改周期短和误差小的条件下，建议按方案④执行。应首先根据上文的理论计算结果，加工节流孔板。完成2号汽轮给水泵复装后，开展该机组超速保护速关试验，再根据汽轮给水泵的实际运行情况确定是否实施调节超速控制单元弹簧。
2 结语
从目前2号汽轮给水泵现场情况分析，汽轮给水泵更换改进型双联泵后，存在满功率实验提前跳机风险。考虑现场周期紧张，建议按方案④执行，首先更换节流孔板，根据运行实际情况再确定是否实施调节超速控制单元弹簧。
同时通过计算，汽轮机转子、动叶片、给水泵泵轮可以在7000r/min转速以下安全运行，相比机组设计的超速转速安全余量较大，同时机组设置有数显转速仪表，汽轮给水泵改进型双联泵后按防范措施进行超速整定安全风险可控。
经过方案④的有效实施，在现场展开对2号汽轮给水泵的超速保护验证试验时，超速保护系统能按照设计转速准确完成机组速关。
参考文献：
[1]王晓峰.给水泵汽轮机油系统故障原因分析及改进措施 [J].机械管理开发，2019，34（10）：275-276.
[2]余益民.给水泵汽轮机油系统故障原因分析及改进措施研究[J].内燃机与配件，2019（18）：150-151.
[3]郭曙祥.驱动汽动给水泵小汽轮机保安系统的改进[J].电力建设，2005，26（2）：17-18.
[4]赵登山.汽轮机给水泵机组跳机故障诊断[J].液压气动与密封，2020（06）：65-68.
[5]杨松桦.给水泵汽轮机组润滑油系统交流润滑油泵连锁跳机故障浅析及解决方案[J].装备制造技术，2014（07）：39-40.